Erregung und Hemmung in Gehirnschaltkreisen Körpereigene Fette beeinflussen psychische Erkrankungen

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Durch eine genetische Störung kann das Gleichgewicht bioaktiver Fette im Gehirn kippen und in Folge die Entstehung psychischer Erkrankungen begünstigen. Die Rolle dieser Fette im Gehirn sowie den Effekt eines Enzymhemmers als mögliches Therapeutikum, haben nun Forscher der Universitäten Köln und Münster in einer Studie beschrieben.

Fette sind eine Stoffklasse, die mehr Funktionen erfüllt als bloß chemischer Energiespeicher für Lebewesen zu sein. So fördern etwa erhöhte Werte körpereigener bioaktiver Fette, die im Gehirn die Erregungsübertragung zwischen den Gehirnzellen beeinflussen, psychische Erkrankungen. Die Behandlung mit einem Hemmstoff, der die Aktivierung der Fette im Gehirn verhindert, kann diesen Mechanismus jedoch wieder ins Gleichgewicht bringen. Das zeigt eine aktuelle Studie zum Zusammenhang zwischen synaptischen Lipidsignalen im Gehirn und psychischen Störungen. Die Ergebnisse, die neue Wege für die Behandlung von psychischen Erkrankungen eröffnen können, wurden in der Fachzeitschrift Molecular Psychiatry veröffentlicht.

Für ihre Studie untersuchten Wissenschaftler die Rolle des Enzyms Autotaxin und dessen Gegenspieler, das Protein PRG-1, in der Regulierung des Gleichgewichts zwischen Erregung und Hemmung in den Gehirnen von Menschen und Mäusen. Die Forschungen an der Universität zu Köln befassen sich mit dem Gleichgewicht zwischen Erregung und Hemmung im Gehirn und dessen Auswirkung auf die Motorik. Auch bei psychischen Störungen spielt dieses Gleichgewicht eine wichtige Rolle. Bei der Erregung bewirken neuronale Schaltkreise, dass Informationen weitergegeben werden und weitere Neuronen aktivieren, bei der Hemmung wird diese Informationsweitergabe unterbrochen.

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Wenn Fette die Nerven stimulieren

Die Arbeitsgruppen in Köln sowie an der Universität Münster haben bereits in Voruntersuchungen gezeigt, dass körpereigene Fette im Gehirn durch das Enzym Autotaxin aktiviert werden und dort am zentralen Checkpoint der Signalübertragung, der kortikalen Synapse, die Nervenzellaktivität stimulieren. Dadurch verändern sie die Informationsverarbeitung in Netzwerken des Gehirns.

Nun haben die Forschenden die funktionellen Folgen einer Veränderung im Signalgleichgewicht bei 25 Individuen analysiert. Bei den Probanden lag eine genetische Störung eines Gegenspielers von Autotaxin vor, der aktivierte Fette an der Synapse reduziert. Die Forscher untersuchten Hirnströme und Hirnaktivität und führten psychologische Tests durch, womit sie schließlich spezifische Veränderungen identifizierten, so genannte intermediäre Phänotypen psychischer Erkrankungen. Hierbei können zum Beispiel vergleichbare Muster der Gehirnaktivierung sowohl bei Patienten als auch bei deren klinisch gesunden Angehörigen gemessen werden.

Gestörte Lipidsignale haben psychische Auswirkungen

Zusätzliche Untersuchungen im Mausmodell ergaben, dass Tiere, die eine gleichartige genetische Störung aufwiesen, vergleichbare Symptome zeigten: erhöhte Ängstlichkeit, ein depressiver Phänotyp und eine geringere Stress-Resilienz. Die Synchronisation und der Informationstransfer zwischen Gehirnarealen war bei Menschen und Mäusen vergleichbar verändert.

„Die Studie weist darauf hin, dass die Regulation von Erregung und Hemmung durch synaptische Lipidsignale eine entscheidende Rolle bei der Entstehung psychischer Störungen spielt“, sagt Professor Dr. med. Johannes Vogt von der Universität zu Köln.

Autotaxin ist das Schlüsselenzym der Fettaktivierung in den Gehirnen von Mäusen und Menschen. Der aufgrund der genetischen Störungen erhöhte Erregungszustand der Netzwerke konnten durch die Gabe spezifischer Hemmstoffe des Autotaxins wiederhergestellt werden. Diese Erkenntnisse eröffnen den Forschenden zufolge neue Perspektiven für die Diagnose und Therapie solcher Störungen. „Die gezielte Modulation synaptischer Lipidsignale durch hirngängige Autotaxin-Hemmer könnte Möglichkeiten zur Behandlung psychischer Störungen eröffnen“, resümiert Professor Dr. med. Dr. phil. Robert Nitsch von der Universität Münster. In zukünftigen Untersuchungen planen die Wissenschaftler, diese Ansätze weiter zu verfolgen und ihre Wirksamkeit und Sicherheit in klinischen Studien zu überprüfen.

Originalpublikation: Tüscher, O., Muthuraman, M., Horstmann, JP. et al.: Altered cortical synaptic lipid signaling leads to intermediate phenotypes of mental disorders. Mol Psychiatry (2024); DOI: 10.1038/s41380-024-02598-2

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